Kako napraviti vjetroelektranu vlastitim rukama

Sadržaj članka

• Klasifikacija vjetroagregata
• Prednosti i nedostaci “vjetroagregata”
• Domaći vjetroelektrani
• Generalizirani projekt domaće vjetroagregata
• O generatorima za kućne “vjetroturbine”
• Domaća “vjetrenjača” s vertikalnom osi
• Izrada rotora Savonius
• Priključak motora i montaža jarbola
• Regulator napona (jednostavni punjač)
• Vodoravno-aksijalna vjetrovita električna instalacija
• Izrada “vjetrenjača” horizontalne osi
• Kombinirane vjetroturbine
• Izračunavanje snage kućne vjetroelektrane

Jedna od najpristupačnijih mogućnosti korištenja obnovljivih izvora energije je uporaba energije vjetra. Kako samostalno izvršiti izračun, sastaviti i instalirati vjetrenjaču, pročitajte ovaj članak.

Klasifikacija vjetroagregata

Instalacije su klasificirane na temelju sljedećih kriterija vjetrenjača:

• mjesto osi rotacije;
• broj lopatica;
• materijal elemenata;
• visina navoja.

Vjetroturbine u pravilu imaju dizajn s vodoravnom i okomitom osi rotacije.

Verzija s vodoravnom osi – dizajn propelera s jednom, dva, tri ili više noževa. Ovo je najčešća verzija zračnih elektrana zbog velike učinkovitosti..

Izvedba okomitom osi – pravokutne i karuselne strukture na primjeru Darrieusa i Savonius rotora Posljednja dva koncepta trebalo bi razjasniti, jer oba imaju određeni značaj u dizajnu vjetroelektrana..

Darrieusov rotor ortogonalni je oblik vjetroturbine, pri čemu su aerodinamični noževi (dva ili više) smješteni simetrično jedni prema drugima na određenoj udaljenosti i postavljeni su na radijalne grede. Prilično složena verzija vjetroagregata, zahtijeva pažljivi aerodinamični dizajn lopatica.

Rotor Savonius vjetroturbinski je dizajn, gdje su dva polucilindrična lopatica smještena jedna nasuprot drugoj, tvoreći sinusoidni oblik u cjelini. Učinkovitost konstrukcija nije visoka (oko 15%), ali može se gotovo udvostručiti ako se lopatice postave u smjeru vala ne vodoravno, već okomito i koriste se višeslojni dizajn s kutnim pomakom svakog para noža u odnosu na druge parove.

Prednosti i nedostaci “vjetroagregata”

Prednosti ovih uređaja su očite, osobito ako se primjenjuju u domaćim uvjetima. Korisnici “vjetroagregata” zapravo dobijaju mogućnost reprodukcije besplatne električne energije, osim malih troškova izgradnje i održavanja. Međutim, nedostatak su i vjetroagregata..

Dakle, da bi se postigao učinkovit rad instalacije, moraju se ispuniti uvjeti za stabilnost strujanja vjetra. Osoba ne može stvoriti takve uvjete. To je čisto prerogativnost prirode. Drugi, ali već tehnički nedostatak, je niska kvaliteta proizvedene električne energije, zbog čega je potrebno nadopuniti sustav skupocjenim električnim modulima (multiplikatori, punjači, baterije, pretvarači, stabilizatori).

Prednosti i nedostaci u pogledu svojstava svake izmjene vjetroturbina, možda, uravnotežuju na nuli. Ako se horizontalno-aksijalne modifikacije odlikuju visokim vrijednostima učinkovitosti, tada za stabilan rad zahtijevaju uporabu regulatora smjera struje vjetra i uraganskih uređaja za zaštitu od vjetra. Vertikalne aksijalne modifikacije imaju malu učinkovitost, ali stabilno djeluju bez mehanizma za praćenje smjera vjetra. U isto vrijeme, takve vjetroelektrane odlikuju se niskom razinom buke, isključuju učinak „bijega“ u uvjetima jakog vjetra i prilično su kompaktne.

Domaći vjetroelektrani

Izrada “vjetrenjače” vlastitim rukama potpuno je rješiv zadatak. Osim toga, konstruktivan i racionalan pristup poslovanju pomoći će umanjivanju neizbježnih financijskih troškova. Prije svega, vrijedno je skicirati projekt, provesti potrebno uravnoteženje i proračune snage. Ove akcije ne samo da će jamčiti uspješnu izgradnju vjetroelektrane, već će osigurati da se sva kupljena oprema održava netaknuta..

Preporučljivo je započeti s izgradnjom mikro vjetrenjače kapaciteta nekoliko desetaka vata. Ubuduće će stečeno iskustvo pomoći u stvaranju snažnije strukture. Prilikom stvaranja kućnog vjetroelektrana ne treba se usredotočiti na dobivanje visokokvalitetne električne energije (220 V, 50 Hz), jer će ova opcija zahtijevati značajna financijska ulaganja. Mudrije je ograničiti uporabu prvobitno dobivene električne energije koja se može uspješno koristiti bez pretvaranja u druge svrhe, na primjer, za podršku sustavima grijanja i tople vode ugrađenim na električnim grijačima (TEN) – takvi uređaji ne zahtijevaju stabilan napon i frekvenciju. To omogućuje stvaranje jednostavnog kruga koji djeluje izravno iz generatora..

Najvjerojatnije, nitko neće osporiti da je grijanje i opskrba toplom vodom u kući važnija od kućanskih aparata i rasvjetnih uređaja za koje se često traži ugradnja vjetrenjača. Uređaj vjetroagregata posebno za potrebe opskrbe kuće toplinom i toplom vodom minimalan je trošak i jednostavnost dizajna.

Generalizirani projekt domaće vjetroagregata

Strukturno je projekt kuće u velikoj mjeri jednak industrijskoj instalaciji. Istina, kućanska rješenja često se temelje na vertikalnim aksijalnim vjetrenjačama i opremljena su istosmjernim generatorima niskog napona. Sastav modula kućne vjetrenjače pod uvjetom da se dobije visokokvalitetna električna energija (220 V, 50 Hz):

• vjetroturbina;
• uređaj za orijentaciju vjetra;
• multiplikator;
• Istosmjerni generator (12V, 24V);
• modul za punjenje baterije;
• punjive baterije (litij-ionske, litij-polimerne, olovni kiseline);
• pretvarač istosmjernog napona 12 V (24 V) u izmjenični napon 220 V.

Generator vjetra PIC 8-6 / 2.5

Kako radi? Samo. Vjetar okreće vjetrenjaču. Okretni moment se prenosi preko množitelja na vratilo istosmjernog generatora. Energija primljena na izlazu generatora akumulira se u baterijama kroz modul za punjenje. Od terminala akumulatora do pretvarača se napaja konstantni napon od 12 V (24 V, 48 V), gdje se pretvara u napon pogodan za napajanje kućanskih električnih mreža..

O generatorima za kućne “vjetroturbine”

Većina kućanskih struktura vjetroagregata u pravilu su dizajnirane pomoću istosmjernih motora s niskom brzinom. Ovo je najjednostavnija opcija generatora koja ne zahtijeva nadogradnju. Optimalno – električni motori sa trajnim magnetima, projektirani za opskrbni napon veličine 60-100 volti. Postoji praksa korištenja generatora automobila, ali za takav je slučaj potrebno uvesti množitelj, jer autogeneratori stvaraju potrebni napon samo pri visokim (1800–2500) o / min. Jedna od mogućih opcija je rekonstrukcija asinhronog izmjeničnog motora, ali je također prilično složena, zahtijeva precizne proračune, radove na okretanju i ugradnju neodim magneta u području rotora. Postoji mogućnost za trofazni asinhroni motor s povezivanjem kondenzatora istog kapaciteta između faza. Konačno, postoji mogućnost izrade generatora od nule vlastitim rukama. Postoji puno uputstava po tom pitanju..

Domaća “vjetrenjača” s vertikalnom osi

Na osnovi rotora Savonius može se izraditi prilično učinkovit i najvažnije jeftin generator vjetra. Ovdje je primjer mikroelektrana, čija snaga ne prelazi 20 vata. Međutim, ovaj je uređaj sasvim dovoljan, na primjer, da osigura električnu energiju nekim kućanskim aparatima koji rade s naponom od 12 volti..

Set dijelova:

1. Aluminijski lim debljine 1,5-2 mm.
2. Plastična cijev: promjer 125 mm, duljina 3000 mm.
3. Aluminijska cijev: promjer 32 mm, duljina 500 mm.
4. DC motor (potencijalni generator), 30-60V, 360-450 o / min, na primjer, elektromotor PIK8-6 / 2.5.
5. Regulator napona .
6. Baterija.

Izrada rotora Savonius

Od aluminijskog lima izrezane su tri “palačinke” promjera 285 mm. U sredini svakog se probuše rupe za 32 mm aluminijsku cijev. Ispada da nešto poput CD-a. Dva komada duljine 150 mm izrezuju se iz plastične cijevi i prerežu na pola po dužini. Rezultat su četiri polukružne oštrice 125×150 mm. Sva tri aluminijska “kompaktna diska” su postavljena na cijevi od 32 mm i učvršćena na udaljenosti od 320, 170, 20 mm od gornje točke strogo vodoravno, tvoreći dva sloja. Oštrice su umetnute između diskova, dva komada po sloju i strogo su pričvršćene jedna na drugu, tvoreći sinusoid. U ovom se slučaju lopatice gornjeg sloja pomiču u odnosu na lopatice donjeg sloja pod kutom od 90 stupnjeva. Rezultat je rotor s četiri noža Savonius. Za pričvršćivanje elemenata možete koristiti zakovice, vijke, kutove ili primijeniti druge metode.

Priključak motora i montaža jarbola

Osovina istosmjernih motora s navedenim parametrima obično ima promjer ne više od 10–12 mm. Da bi se osovina motora povezala s cijevi vjetroturbine, u donji dio cijevi utisnut je mesingani vod s potrebnim unutarnjim promjerom. Kroz zid cijevi i čahure probušena je rupa, narezan je navoj kako bi se zaglavio vijak za zaključavanje. Zatim se cijev vjetroturbine postavlja na osovinu generatora, nakon čega je veza čvrsto učvršćena vijkom za zaključavanje.

Ostatak plastične cijevi (2800 mm) je jarbol vjetrenjača. Set generatora sa Savonius kotačem montiran je na vrhu jarbola – on se jednostavno ubacuje u cijev dok se ne zaustavi. Za zaustavljanje koristi se metalni poklopac diska, fiksiran na prednjem kraju motora, koji ima promjer malo veći od promjera jarbola. Na rubu poklopca izbušene su rupe za pričvršćivanje žica. Budući da je promjer kućišta motora manji od unutarnjeg promjera cijevi, za poravnavanje generatora u sredini koriste se razmaknici ili zapori. Kabel iz generatora prolazi unutar cijevi i kroz prozor na dnu. Prilikom ugradnje potrebno je uzeti u obzir dizajn zaštite generatora od vlage, koristeći brtvene brtve. Opet, kako bi se zaštitili od oborina, iznad spoja cijevi vjetroturbine s osovinom generatora može se postaviti kišobran..

Ugradnja cijele konstrukcije izvodi se na otvorenom, dobro prozračenom prostoru. Rupa duboka 0,5 metara iskopana je ispod jarbola, donji dio cijevi je spušten u rupu, konstrukcija je izravnana žičanim žicama, nakon čega je rupa napunjena betonom.

Regulator napona (jednostavni punjač)

Proizvedeni generator vjetra, u pravilu, nije sposoban isporučiti napon od 12 volti zbog svoje male brzine. Maksimalna frekvencija rotacije vjetroagregata pri brzini vjetra od 6–8 m / s. dostiže vrijednost od 200-250 o / min. Na izlazu je moguće dobiti napon veličine 5-7 volti. Za punjenje baterije potreban je napon od 13,5-15 volti. Izlaz je korištenje jednostavnog pretvarača impulsa napona, koji je, primjerice, sastavljen na temelju regulatora napona LM2577ADJ. Primjenom 5 volta istosmjernog napajanja na ulaz pretvarača, na izlazu se dobiva 12-15 volti, što je sasvim dovoljno za punjenje automobila u automobilu.

Spreman pretvarač napona za LM2577

Ova mikro-vjetrenjača sigurno se može poboljšati. Povećajte snagu turbine, promijenite materijal i visinu jarbola, dodajte DC-AC-pretvarač itd..

Vodoravno-aksijalna vjetrovita električna instalacija

Set dijelova:

1. Plastična cijev promjera 150 mm, aluminijski lim debljine 1,5-2,5 mm, drveni blok duljine 80×40 1 m, vodovod: prirubnica – 3, ugao – 2, tinejdžer – 1.
2. DC motor (generator) 30-60 V, 300-470 o / min.
3. Kolotur kotača za motor promjera 130-150 mm (aluminij, mesing, textolit itd.).
4. Čelične cijevi promjera 25 mm i 32 mm i duljine od 35 mm i 3000 mm.
5. Modul za punjenje baterije.
6. baterije.
7. Pretvarač napona 12 V – 120 V (220 V).

Izrada “vjetrenjača” horizontalne osi

Plastična cijev potrebna je za izradu lopatica vjetroagregata. Komad takve cijevi, dužine 600 mm, reže se po dužini u četiri identična segmenta. Za vjetrenjaču potrebna su tri oštrica, koja su izrađena od dobivenih segmenata rezanjem dijela materijala dijagonalno duž cijele duljine, ali ne točno od kuta do ugla, već od donjeg ugla do gornjeg kuta, s laganim pomakom od posljednjeg. Obrada donjeg dijela segmenata svodi se na stvaranje pričvrsne latice na svakom od tri segmenta. Da biste to učinili, uz jedan rub izrezan je kvadrat veličine oko 50×50 mm, a ostatak služi kao pričvrsna latica.

Lopatice vjetroagregata učvršćene su na koloturima pomoću vijaka. Kolotur je montiran izravno na osovinu istosmjernog motora – generatora. Kao kućište vjetroturbine koristi se jednostavan drveni blok s presjekom 80×40 mm i duljinom od 1 m. Generator je instaliran na jednom kraju drvenog bloka. Na drugom kraju šipke ugrađen je “rep”, napravljen od aluminijskog lima. Na dnu šipke pričvršćena je metalna cijev dimenzija 25 mm, dizajnirana da igra ulogu okretnog vratila. Kao jarbol se koristi trometrska metalna cijev 32 mm. Vrh jarbola je glavasta cijev u koju je umetnuta cijev vjetroturbine. Nosač jarbola izrađen je od lima debele šperploče. Na ovom nosaču, u obliku diska promjera 600 mm, sastavljena je konstrukcija iz sanitarnih dijelova, zahvaljujući kojoj se jarbol može lako podići ili spustiti ili montirati – demontirati. Za učvršćivanje jarbola koriste se rastezljive držače.

Sva elektronika vjetroturbine montirana je u zasebnom modulu, čije sučelje omogućuje spajanje baterija i potrošačkih tereta. Modul uključuje regulator punjenja baterije i pretvarač napona. Takvi se uređaji mogu samostalno sastaviti uz odgovarajuće iskustvo ili kupiti na tržištu. Na tržištu je dostupno mnogo različitih rješenja za postizanje željenih izlaznih napona i struja..

Kombinirane vjetroturbine

Kombinirane vjetroelektrane ozbiljna su opcija za kućni energetski modul. Zapravo, kombinacija uključuje kombiniranje generatora vjetra, solarne baterije, dizelske ili benzinske elektrane u jedinstveni sustav. Možete kombinirati na svaki način, na temelju svojih mogućnosti i potreba. Naravno, kada postoji opcija – tri u jednom, ovo je najučinkovitije i najpouzdanije rješenje..

Također, pod kombinacijom vjetroagregata, planira se stvoriti vjetroelektrane, koje uključuju dvije različite modifikacije odjednom. Na primjer, kada rotor Savonius i tradicionalni stroj s tri oštrice rade u jednom snopu. Prva turbina djeluje pri malim brzinama strujanja vjetra, a druga samo pri nazivnim. Na taj način se čuva učinkovitost instalacije, isključuju se neopravdani gubici energije, a u slučaju asinhronih generatora, reaktivne struje se nadoknađuju.

Kombinirani sustavi tehnički su složene i skupe opcije za kućnu praksu.

Izračunavanje snage kućne vjetroelektrane

Za izračunavanje snage generatora vjetra horizontalne osi možete koristiti standardnu ​​formulu:

• N = p S V3 / 2
• N – instalacijska snaga, W
• p – gustoća zraka (1,2 kg / m)³)
• S – ispuhano područje, m²
• V – brzina vjetra, m / s

Na primjer, snaga instalacije s maksimalnim rasponom lopatica od 1 metra, brzinom vjetra od 7 m / s, bit će:

• N = 1,2 1 343/2 = 205,8 W

Približni izračun snage vjetroturbine stvorene na osnovi rotora Savonius može se izračunati pomoću formule:

• N = p R H V3
• N – instalacijska snaga, W
• R – polumjer radnog kola, m
• V – brzina vjetra, m / s

Na primjer, za dizajn vjetroelektrane s rovorom Savonius spomenutom u tekstu, vrijednost snage pri brzini vjetra od 7 m / s. bit će:

• N = 1,2 0,142 0,3 343 = 17,5 W

Povezani unosi:

1. Kako napraviti ispravan pod u kadi vlastitim rukama: upute Sadržaj članka Izbor dizajna poda za parnu sobu i sudoper Materijali i alati alat Pod propusnim pločama od nepropusnih dasaka Propuštanje poda s uklonjivih štitnika Slijed radova za nepropusni pod Pod...
2. Kako napraviti podrum u kući ili garaži vlastitim rukama Sadržaj članka Što prvo učiniti: zidovi temelja ili podruma Što učiniti ako je zgrada već izgrađena Trebam li izolirati podrum Treba li podrumu temelj Kakav materijal za izgradnju zidova Što učiniti...
3. Kako napraviti pod u kadi vlastitim rukama Sadržaj članka Montiramo podne podloge ili ispunimo estrih Zagrijavanje i hidroizolacija Opcije drvenih podova Topli pod – zašto i kako Vijaka, odvodi i zamke za miris U kadi i sauni podovi...
4. Kako vlastitim rukama napraviti kuću za bunar u zemlji Sadržaj članka Zašto postoji toliko vrsta kuća Ugradnja hidrauličke opreme Pa pokrivač postolja Otvori dobro Mogućnosti poluotvorene kuće Zatvorena kuća sa vratima Bunar u dvorištu odavno je dobio sveto značenje. Svako...

Čitaj više  Zrak u sustavu grijanja privatne kuće